蘇元機(jī)

【摘 要】文章介紹了一種根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備配置情況而自行研制并制作安裝的灰乳撈渣機(jī)裝置，將它應(yīng)用于灰乳生產(chǎn)工序中，使灰乳達(dá)到了很高的純度指標(biāo)，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率。該灰乳撈渣機(jī)技術(shù)性能優(yōu)越，同時(shí)在惡劣環(huán)境下的運(yùn)行狀態(tài)良好、穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】自行研制；灰乳；撈渣機(jī)；灰乳純度

【中圖分類號(hào)】TK223.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）06-0092-03

0 前言

中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司氧化鋁廠原料車間化灰工序主要是生產(chǎn)氧化鋁，該生產(chǎn)工藝需要一種重要的生產(chǎn)原料——石灰乳，石灰乳主要用于沉降和蒸發(fā)工序，如沉降的赤泥過濾和蒸發(fā)排鹽苛化等工藝過程，這些工藝過程非常重要，直接影響到氧化鋁生產(chǎn)工序中其他生產(chǎn)工序的進(jìn)程。在氧化鋁生產(chǎn)中，石灰乳的年需求量約30萬t，而石灰乳的灰乳純度決定了這些工藝過程的生產(chǎn)效率。中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司氧化鋁廠原料車間化灰工序中，原來的生產(chǎn)情況是灰乳從化灰機(jī)中生產(chǎn)出來直接進(jìn)入灰乳槽攪拌，該過程沒有進(jìn)行排渣就通過灰乳泵送入了需要灰乳的工藝流程，此時(shí)從化灰機(jī)中生產(chǎn)出來的灰乳含有大量灰渣，這些灰渣由于未能及時(shí)排除出去，就直接進(jìn)入生產(chǎn)工藝流程中。由于灰乳中含有大量灰渣，給這些工藝過程帶來了很大的影響?；以稍斐傻牟涣加绊懹腥缦聨c(diǎn)：①造成管道、閥門堵塞，使得相關(guān)生產(chǎn)工序中斷停產(chǎn)。②造成管道快速磨損泄漏、泵類等過流設(shè)備損壞加劇。③由于灰渣降低了單位面積中灰乳與相關(guān)物料的反應(yīng)強(qiáng)度，從而降低了生產(chǎn)效率。

1 無撈渣生產(chǎn)模式的危害和不能排渣的原因分析

未經(jīng)排渣的灰乳直接進(jìn)入生產(chǎn)流程的生產(chǎn)模式在建廠初期時(shí)就一直沿用了10多年，相關(guān)人員并不是沒有意識(shí)到灰渣給生產(chǎn)所帶來的影響，公司投入了大量人力、物力、財(cái)力進(jìn)行檢修和維護(hù)，相關(guān)人員曾投用了一些撈渣除渣的設(shè)備和方法，比如螺旋排渣、人工排渣、過濾排渣等，但都無法有效地排除灰乳中的灰渣使，使灰乳純度達(dá)到較高的指標(biāo)。舊的撈渣裝置如圖1所示。

根據(jù)長(zhǎng)期地探索和實(shí)踐研究，研究人員確定了不能順利排渣的原因有3個(gè)方面：①無效的設(shè)計(jì)配置：主要是工作人員原來沒有考慮到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的配置情況，成套設(shè)備的使用沒能與現(xiàn)場(chǎng)其他設(shè)備有效地合為一體，撈渣設(shè)備未能真正成為灰乳生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備中最關(guān)鍵的一環(huán)。原來的撈渣設(shè)備雖有撈渣這一個(gè)過程和動(dòng)作，但卻達(dá)不到排渣的目的。②撈渣裝置頻繁損壞：原來投用的這些撈渣設(shè)備，并沒有考慮到灰乳生產(chǎn)中惡劣的工作環(huán)境和狀況。在正常的工作環(huán)境中，灰乳溫度可高達(dá)230 ℃左右，這些撈渣設(shè)備的一些轉(zhuǎn)動(dòng)部件和密封件都是泡在高溫灰乳中工作的，故障率極高，故障的頻繁發(fā)生使這些設(shè)備并沒能充分發(fā)揮作用，更不能有效地排渣。③沒有設(shè)置合理的沉淀池：沉淀池設(shè)計(jì)不合理是撈渣設(shè)備不能成功撈渣的主要原因，灰乳從化灰機(jī)中生產(chǎn)出來后直接進(jìn)入溝槽中，沒有經(jīng)歷靜置沉淀這一過程，設(shè)置沉淀池讓灰乳中的灰渣充分地沉淀分離，不但可以提高灰乳純度，也為撈渣設(shè)備的有效排渣創(chuàng)造了條件。

2 自行研制灰乳撈渣機(jī)的過程

我們的思路是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的配置情況，按現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)場(chǎng)地、設(shè)備與設(shè)備之間的工序聯(lián)接、操作、維護(hù)等實(shí)際情況，設(shè)置合理的灰乳沉淀池，并在此基礎(chǔ)上研制設(shè)計(jì)、制作、安裝撈渣機(jī)。經(jīng)過反復(fù)的設(shè)計(jì)更改和不斷地試用改進(jìn)后，撈渣機(jī)終于制作安裝并應(yīng)用成功?；胰閾圃鼨C(jī)沉淀池如圖2、圖3所示。

我們研制的撈渣機(jī)是由一個(gè)容量為4.5 m3、長(zhǎng)8.4 m的沉淀池，直徑為400 mm的輸送螺旋，7.5 kW的擺線針輪減速機(jī)、長(zhǎng)14 m的加強(qiáng)雙槽體結(jié)構(gòu)，尾部軸承座，變頻調(diào)整裝置及與化灰機(jī)相連的30 m溜槽組成。撈渣機(jī)的排渣情況如圖4、圖5所示。

目前，投用的撈渣機(jī)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化。

（1）設(shè)置了灰乳沉淀池。合理的沉淀池可有效地從沉淀池中把灰渣排出，設(shè)備的整體規(guī)模比原來的排渣螺旋大了10倍以上，螺旋總長(zhǎng)度達(dá)到9.5 m，排渣行程達(dá)8.4 m。螺旋的直徑達(dá)到了420 mm，屬于比較大型的螺旋運(yùn)送設(shè)備。這主要是由場(chǎng)地情況決定的，8.4 m的行程也是沉淀池到排渣皮帶之間的距離，為了能將灰乳中的灰渣有效地排出，我們的設(shè)計(jì)思路是把化灰機(jī)中生產(chǎn)出來的灰乳先進(jìn)行沉淀處理，讓灰渣在沉淀池中充分地沉淀分離，這就需要有一個(gè)足夠大的沉淀空間。我們?cè)O(shè)定的沉淀池長(zhǎng)3 m、寬1.6 m，深1.5 m，有足夠的空間使灰乳與灰渣分離。沉淀池的施工過程如圖6所示。

沉淀分離作用使灰乳達(dá)到了很高的純度，沉淀池的設(shè)置是整個(gè)設(shè)計(jì)過程中很重要的一環(huán)，不僅要考慮了渣、乳分離，還考慮到排渣距離、運(yùn)行角度，以及整個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)剛性等。

（2）設(shè)計(jì)了雙槽體結(jié)構(gòu)。雙槽體結(jié)構(gòu)的撈渣機(jī)的整體強(qiáng)度高，這是保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的前提條件。由于排渣螺旋的長(zhǎng)度達(dá)8.4 m，所以采用雙槽體結(jié)構(gòu)增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。這么做還有一個(gè)目的是可以在槽體中部位置沖水，對(duì)排出的灰渣進(jìn)行二次洗滌，最大限度地回收利用灰乳，使排出的灰渣中殘留的灰乳降到一個(gè)很低的值（如圖7、圖8所示）。

（3）設(shè)置變頻調(diào)速功能。變頻器實(shí)現(xiàn)了對(duì)螺旋運(yùn)轉(zhuǎn)速度的自主調(diào)控，可讓撈渣過程隨著灰乳產(chǎn)量的不同而有所調(diào)整，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了智能化操作（如圖9所示）。

（4）采用了無油滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)思路。影響撈渣機(jī)正常運(yùn)行的一個(gè)主要因素是轉(zhuǎn)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)，因此對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)部件，我們采用了特殊的滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)形式——無潤(rùn)滑油滑動(dòng)軸承座結(jié)構(gòu)。

后端軸承部件被包裹在230 ℃的灰渣泥漿中運(yùn)轉(zhuǎn)，如果它不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，那整臺(tái)撈渣機(jī)將不能正常運(yùn)行。圖10、圖11所示為這種軸承的結(jié)構(gòu)形式，它的關(guān)鍵在于銅套，不僅要有超強(qiáng)的耐磨性，而且還要有一定的自潤(rùn)滑功能。因?yàn)檫@個(gè)部分是不能通過加注潤(rùn)滑油來實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑，所以我們只能在銅套的化學(xué)成分上下功夫，在以鋅、鉛、錫為主要化學(xué)成分的錫青銅材質(zhì)中加入有潤(rùn)滑作用的鉛元素來實(shí)現(xiàn)一定的自潤(rùn)滑功能。并且，銅套內(nèi)采用環(huán)槽結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步減少摩擦力。

3 結(jié)語

自從我們投用了這臺(tái)自行研制的灰乳撈渣機(jī)后，每年可從灰乳中撈渣、排渣約3 600 t。如果未經(jīng)排渣，這3 600 t灰渣進(jìn)入生產(chǎn)流程，將會(huì)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝造成非常大的影響。由于灰乳中的灰渣得以及時(shí)排除，所以大幅度地提高了灰乳的純度，也讓管道堵塞、瀉漏、泵等過流設(shè)備頻繁損壞的現(xiàn)象得到徹底改善。經(jīng)中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司氧化鋁廠技術(shù)科匯總相關(guān)工藝流程技術(shù)參數(shù)進(jìn)行核算后得出結(jié)論：灰乳經(jīng)過撈渣提純這一工藝過程后，每年所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)1 500萬元，效益的提升與灰乳撈渣機(jī)的成功投用是分不開的。經(jīng)過以上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，撈渣機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，可連續(xù)無故障地運(yùn)行28 560 h，生產(chǎn)效率高，制作成本低。撈渣機(jī)通過與溜槽連接，1臺(tái)撈渣機(jī)可同時(shí)對(duì)4臺(tái)化灰機(jī)生產(chǎn)出來的灰乳進(jìn)行排渣。該臺(tái)灰乳撈渣機(jī)從設(shè)計(jì)到制作安裝的整改費(fèi)用僅為3萬元。我們也為此申請(qǐng)了專利并獲得了國(guó)家頒布的實(shí)用新型專利證書，專利號(hào)為ZL201420850847.4。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]劉新合，余艷華，李成.螺旋和刮板撈渣機(jī)除渣系統(tǒng)的性能比較[J].水利電力機(jī)械，2003（6）.

[2]陳久松.電站鍋爐撈渣機(jī)的智能化改造[J].設(shè)備管理與維修，2002（8）.

[3]任則莊.螺旋式撈渣機(jī)在電站鍋爐中的應(yīng)用及其設(shè)計(jì)分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，1995（10）.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]